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摘要：
随着云计算技术在核电厂的推广应用，企业的信息化水平提升到新的高度。企业对信息安全可靠性、保密性、完整性产生更高的述求，信息安全的防护工作日趋紧迫。传统的信息安全防御手段无法应对新出现的威胁，因此需结合现有的信息安全体系，采取与云计算技术相结合的手段开展一系列信息安全防护工作。本文主要介绍了云计算的相关概念和体系架构，云计算技术在核电的应用，国内核电信息安全体系现状，以及基于云计算的核电信息安全体系设计。
关键词：
云计算；核电；信息安全
核电行业是很早就使用计算机实现生产自动化的企业。继个人计算机、互联网变革之后，2010年，云计算作为第三次IT浪潮的代表正在向我们走来。它将带来人类生活、生产方式和商业模式的根本性改变，成为当前全社会关注的热点。云计算的目的是将不同的IT资源（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务）以服务的方式交付给用户。计算资源、存储资源、软件开发、系统测试、系统维护和各种丰富的应用服务，都将像水和电一样方便地被使用。信息实质上是一种资源，其价值在于其所能创造的机遇与利益。信息安全的目的即是保护信息的完整性、可用性及保密性等属性，以保证信息的价值。一旦信息的完整性、可用性或保密性缺失或受损，信息的价值将大打折扣。核电厂作为国防建设的重点单位，信息安全重要性尤为突出。随着云计算技术在核电厂的推广应用，信息安全的防护出现一些新的变化，本文即是针对这些新的变化进行相应的探讨，目的是提升核电厂信息安全水平。
1云计算概念和体系架构
网络通信、分布式计算及服务计算等技术的发展为云计算的实施提供了强有力的支撑。NIST指出云计算是一种以通过网络连接，便携且按需访问的可配置共享资源池的服务，计算资源将以最小的管理和交互代价快速提供给用户；同时云计算还应满足按需自助服务、广泛网络接人、高效资源共享、高弹性计算、支持度量计费等五大功能特性。根据云计算所提供服务类别的不同，云计算的服务模式可以分为软件即服务(SoftwareasaService，SaaS)、平台即服务(PlatformasaService，PaaS)和基础设施即服务(InfrastructureasaService，IaaS)。典型的云计算平台架构如下：IaaS、PaaS、SaaS在功能范围和侧重点上都存在差异，其中IaaS需要在异构资源环境下，提供按需付费、可度量资源池功能，同时要兼顾硬件资源的充分利用和用户需求的满足；PaaS不仅关注底层硬件资源的整合，还需要提供能够供租户进行开发、调试应用的平台环境；SaaS不仅需实现底层资源的充分利用，还必须通过部署一个或多个应用软件环境，为用户提供可定制化的应用服务。
2云计算技术在核电企业的应用
随着核电ERP/EAM/ECM等核心系统的构建，以及IT架构的进一步集中调整，整个核电IT系统的架构变的更为复杂。为了提升信息化水平，提高资源利用率，核电厂开展云计算相关技术研究，结合企业实际情况，遵循四化的理念来建立、提升、完善云计算平台的能力。核电企业四化包括：资源管理集约化：通过对企业计算、存储、网络资源的集中化、标准化、服务化管理实现高效、弹性的IT架构；应用交付一体化：通过软件全生命周期管理的自动化以及面向企业级应用的业务框架提高企业应用的交互能力；系统运营智能化：通过全方位的监控和时间处理，将数据植入到运营流程中，达到流程化、智能化运行的目标；运维管理自动化：通过运维作业集中管理调度与监控实现运维作业的标准化和自动化提高应用运维的效率和可管理型。
3国内核电信息安全体系现状
目前国内大部分核电企业的信息安全体系建设主要遵守《电力行业信息系统等级保护定级工作指导意见》（电监信息[2007]44号）、《信息安全等级保护管理办法》和《关于进一步推进中央企业信息安全等级保护工作的通知》（公通字[2010]70号）等，以上述办法围绕等级保护来开展信息安全体系建设。一些信息化建设水平较好的核电企业，在信息安全建设过程中逐步借鉴和参考国际国内先进的信息安全标准，主要是目前国际上应用最广泛的ISO27001信息安全管理体系。在传统的信息安全时代主要采用隔离作为安全的手段，具体分为物理隔离、内外网隔离、加密隔离，实践证明这种隔离手段针对传统IT架构能起到有效的防护。同时这种隔离为主的安全体系催生了一批以硬件销售为主的安全公司，例如各种FireWall（防火墙）、IDS/IPS（入侵检测系统/入侵防御系统）、WAF(Web应用防火墙)、UTM(统一威胁管理)、SSL网关、加密机等。在这种隔离思想下，并不需要应用提供商参与较多信息安全工作，在典型场景下是由总集成商负责应用和信息安全之间的集成，而这导致了长久以来信息安全和应用相对独立的发展，尤其在国内这两个领域的圈子交集并不大。结果，传统信息安全表现出分散割据化、对应用的封闭化、硬件盒子化的三个特征。信息安全体系的基本建设要素包括物理安全、网络安全和系统安全三个要素。（1）物理安全。物理安全主要涵盖机房安全、信息设备安全、通信线路安全等，保障信息机房的电源、温湿度、进出入的安全，保障信息化基础设施、通信线路等的运行可靠性、双链路互备等措施。（2）网络安全。互联网的安全主要以防火墙为核心，辅以IPS、防病毒网关等设备为核电构建统一的、安全的互联网出入口。内部局域网作为网络中终端数量最大、用户最多的区域，一直是网络安全防护的重点区域。首先，局域网要进行核心层、汇聚层、接入层的规划和IP地址划分，核心层要满足双机热备的要求。在网络管理中要实现网络资源的配置、网络流量监控，保障局域网络的稳定通畅。其次，终端安全管理是内部局域网安全的管理重心，建立终端管理、防病毒、移动介质等防控手段。（3）系统安全。信息系统的稳定运行是支撑核电业务连贯性的必要条件，信息系统的服务器、操作系统、数据库、系统接口等的管理有效性是实现系统安全、稳定运行的基础。系统的应用安全主要指系统中数据访问、流程审批、操作合规性等安全，主要通过用户认证、电子证书、文档加密、行为审计等手段来加以监控。
4基于云计算的信息安全体系设计
核电企业云平台承载企业的关键应用，数据作为企业的资产，其安全性需要采取相应措施加以保障，核电企业在建设云平台过程中，注重安全管理。安全管理是为了建设可靠的安全保障体系，实现应用服务及数据调用的安全认证和安全审计，主动的异常数据操作行为的监控分析、预警机制，并提供异常问题的倒查追溯能力。为了更好的保证业务之间的隔离性和安全性，核电厂从三个方面建立信息安全体系：（1）访问安全。访问安全基于身份认证和权限认证来完成。身份认证是建立统一的用户信息库，为系统提供身份认证服务，只有合法用户才能对信息化系统进行访问；权限认证主要是根据用户身份对其进行权限判断，以权限认证与统一认证相结合，为信息化系统提供方便、简单的、可靠的授权服务，从而对用户进行整体的、有效的访问控制，保护系统资源不被非法或越权访问，防止信息泄漏。（2）数据安全。数据安全是对涉密及内部信息系统进行严格的安全防护，对涉密计算机、数据、敏感业务系统采用认证、加密等技术手段进行控制。数据安全主要包括：数据完整性，数据保密性，备份和恢复。数据完整性：通过循环冗余校验（CRC）以及消息认证码（带密钥的Hash函数）来保证完整性。数据保密性：通过传输协议加密以及数据加密来保证保密性。备份和恢复：对重要信息进行备份，并对备份介质定期进行可用性测试。（3）操作安全。操作安全是为了防止误操作带来的风险，如删除关键数据造成系统无法正常运行。操作安全可以通过事前预防和事后补救这两方面来保证。事前预防是通过对关键操作进行多人复核，降低单人误操作机率；事后补救是通过操作日志来回滚误操作。结合云计算平台建设现状和企业实际，核电厂从云平台基础安全、云平台攻防安全、云平台运维安全等方面建设信息安全体系，构筑全方位的信息安全防护屏障。
4.1云平台基础安全
（1）网络安全。云计算平台网络分为两部分：管理平面和业务平面网络。管理平面网络主要用来管理云计算主机，业务网络主要负责传递业务系统相关数据，两者传输数据不同，访问授权也不一致，需将管理平面和业务平面网络隔离。此外，需关闭未使用的网络端口防止非法接入，回收服务器默认路由防止主动外联。（2）宿主机安全。首先要保证操作系统安全，减少系统漏洞。由于云计算操作系统大部分是基于开源平台开发，存在漏洞较多。因此进行系统定制化开发时候需将操作系统内核和组件精简，减少非必要的功能，修复相关漏洞，对主机做符合业界安全规范的配置加固，内核防提权模块加固等。（3）多租户资源隔离。云计算平台的典型场景是多租户共享，但和传统IT架构相比，原来的可信边界彻底被打破了，威胁可能直接来自于相邻租户。租户通过Hypervisor(虚拟机监视器)共享同一个物理操作系统的计算资源，在一张共享的二层网络上实现网络的区隔。攻击者一旦通过某0day漏洞实现虚拟逃逸到宿主机，攻击者就可以读取这台宿主机上所有虚拟机的内存，从而可以控制这台宿主机上的所有虚拟机。同时更致命的是，整个云平台节点间通讯的API默认都是可信的，因此可以从这台宿主机与集群消息队列交互，进而集群消息队列会被攻击者控制，最终一举攻破整个云主机集群。云服务器租户隔离从以下几个方面设计：基于VT-x技术隔离CPU；硬件辅助EPT技术隔离内存；分离设备驱动I/O模型隔离存储；交换型Vswitch，不同VM的数据包被转发到对应的虚拟端口；VM的IP、Mac地址绑定防地址欺骗及网络嗅探；物理内存、物理存储重分配前清零；用户数据打标签隔离存储。（4）数据存储安全。数据是信息系统最核心要素，数据的可靠性和安全性在信息安全中地位尤为突出，云计算平台采取了分布式存储技术，将数据分散在多个磁盘中。同一数据分别备份三份存储于磁盘中，任意部分丢失均立刻进行恢复，可靠性达99.9999%，较好保障数据安全性；为应对物理拷贝，将数据打散后即使单独拷贝磁盘出去，无系统进行数据提取、整合，无法恢复数据。
4.2云平台攻防安全
互联网攻防体系包括DDOS攻击防御、入侵防御、弱点分析和态势感知四个方面，整体架构如下：（1）DDOS攻击防御。DDOS(分布式拒绝服务)，是指借助于客户/服务器技术，将多个计算机联合起来作为攻击平台，很多DOS攻击源一起攻击某台服务器就组成了DDOS攻击。DDOS攻击本质上是一种只能缓解而不能完全防御的攻击，它不像漏洞那样打个补丁解决了就是解决了，DDOS就算购买和部署了当前市场上比较有竞争力的防御解决方案也完全谈不上彻底根治。防火墙、IPS、WAF这些安全产品都号称自己有一定的抗DDOS能力，而实际上他们只针对小流量下，应用层的攻击比较有效，对于稍大流量的DDOS攻击则无济于事。结合云计算平台特点，DDoS攻击防御使用DDoS清洗系统，通过封堵大流量DDoS攻击，保障云平台可用；通过拦截应用层DDoS/CC攻击，保障业务可用。DDoS清洗系统可1秒完成检测->牵引->清洗->回注流程，全自动响应，无人值守，提高效率，降低成本；与全球信息安全防护厂商共享数据，提供最大450+Gbps防御能力，可抵御海量攻击；采用了精准的攻击检测技术，网络抖动小。本系统配置专用大数据平台，采用基于大数据分析技术可快速分析恶意IP库、恶意行为库。（2）入侵防御。入侵防御系统是一部能够监视网络或网络设备的网络资料传输行为的计算机网络安全设备，能够即时的中断、调整或隔离一些不正常或是具有伤害性的网络资料传输行为。传统的入侵防御系统多集中在应对4~7层的应用攻击，在应对DDoS洪水型攻击时却显得捉襟见肘，而基于云计算的入侵防御系统不但要集成的原有入侵防御产品多层的防攻击功能，更需具有专业抗DDoS攻击功能，可清洗2~4层的洪水型攻击流量，能够从而实现系统全方位的入侵防护。云计算入侵防御系统需要具备功能包括：实时网络入侵拦截，封堵恶意行为；自动木马后门检测，保护主机安全；弱点分析，可以快速分析出系统存在漏洞、弱点及时发现弱点，自动修复漏洞；具备实时扫描功能，风险随时可知。（3）网络态势感知。所谓网络态势是指由各种网络设备运行状况、网络行为以及用户行为等因素所构成的整个网络当前状态和变化趋势。网络态势感知是指在大规模网络环境中，对能够引起网络态势发生变化的安全要素进行获取、理解、显示以及预测最近的发展趋势。基于云计算的态势感知服务可以让企业决策者发现眼睛看不见的风险。态势感知的第一个特点是以海量数据、超强的计算为依托，让黑客攻击显影。第二个特点就是让风险可视化。有了它，没有安全技术基础的人也能看见风险的过去、现在和将来。基于云计算的态势感知系统需具备功能包括：安全数据大屏实时展示；集中安全策略管理；多维度日志关联分析；时间+空间，安全风险全局态势感知。（4）数据库审计。数据库是企业最具有战略性的资产，通常都保存着重要的商业伙伴和客户信息，这些信息需要被保护起来，以防止竞争者和其他非法者获取。面对日趋复杂的安全风险，必须部署数据库审计系统。数据库审计能够实时记录网络上的数据库活动，对数据库操作进行细粒度审计的合规性管理，对数据库遭受到的风险行为进行告警，对攻击行为进行阻断。它通过对用户访问数据库行为的记录、分析和汇报，用来帮助用户事后生成合规报告、事故追根溯源，同时加强内外部数据库网络行为记录，提高数据资产安全。基于云计算的数据库审计系统是在数据库虚机上安装数据库审计业务端程序，该程序会对该虚机上的数据库业务进行审计。另外在中控区部署统一的数据库审计管理端程序，对所有业务端程序提供集中管控。
4.3云平台安全运维
随着云计算平台的建设推进，各应用系统也进行了基于“云”的设计改造，因此必须建立一套完整的基于云计算的安全运维体系，保证各类紧急事件能够及时处理。基于云计算的安全运维体系应包括以下两个方面。（1）带外管理分离与运营平台。云平台的运维管理应与业务网络分离，同时建立运维平台和运营平台。运维平台主要供IT管理员进行云平台的运维，运营平台提供运营相关服务，包括计费、考核、流程审批等。（2）运维管理审计。InforCube运维管理审计系统涵盖多种运维协议（RDP、SSH、TELNET、FTP、SCP等）并提供操作回放检索、输入记录、标题抓取等功能，从明确人、主机、帐户各个角度，提供丰富的统计分析，帮助用户及时发现安全隐患，协助优化网络资源的使用。它能够对运维人员的访问过程进行细粒度的授权、全过程的操作记录及控制、全方位的操作审计、并支持事后操作过程回放功能，实现运维过程的“事前预防、事中控制、事后审计”，在简化运维操作的同时，全面解决云计算复杂环境下的运维安全问题，提升企业IT运维管理水平。
5结束语
云计算平台的信息安全体系建设，除了要依据上级单位的要求，参照ISO27001和信息系统安全等级保护体系开展企业信息安全建设，更重要的是要根据云平台架构特点，有针对性进行方案设计，采取更先进的技术进行安全加固。新技术的发展日新月异，相应的安全威胁手段也在改进，如仅仅按照国标和行业的标准进行安全防范，无法防范新出现的威胁。因此针对云平台的信息安全体系建设日趋紧迫。此外，在做好信息安全的技术防御之时，提高管理、加强对安全体系的审查改进是重要的落地手段。通过安全体系的设计，落实改进措施，定期实施加固，将安全体系落实到实处，才可以保障企业的信息安全。
作者：张荣斌 单位：中核核电运行管理有限公司
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